PARTICULARITĂŢI CONSTRUCTIVE ŞI TEHNOLOGICE ÎN FABRICAŢIA CUZINEŢILOR CU ALIAJ STANIU - PLUMB PENTRU

MOTOARE DIESEL

Ioan LUNGU*, Augustin PASTOR**

*Universitatea „Eftimie Murgu” din Reşiţa**U.C.M. Reşiţa S.A.

Abstract: In the sliding bearing construction of the high power Diesel engines enter the bimetal bearings: steel and tin-lead allaj, having the outside diameter up to 1000 mm. The paper presentes the constructive particularities of these bearings, assimilated in manufacturing at U.C.M. Reşiţa. Also there are presented the technological particularities, starting with the tin-lead allaj centrifugal cast, continuing with the mechanical processing specific to these bearing types, with the interoperative and final control methods and means, wich assures the obtaining of the imposed quality parameters. Cuvinte cheie: motor Diesel, cuzineţi, construcţie, tehnologie.

1. Consideraţii generale Începând din 1960, la U.C.M. Reşiţa se fabrică

motoare Diesel tip 12 LDA 28 de 2300 CP, destinate în primul rând tracţiunii feroviare, dar utilizate şi la propulsia navală. În 1967 a intrat în fabricaţie de serie şi motorul tip 6 LDA 28 de 1250 CP, având aceleaşi destinaţii. Fabricaţia de motoare Diesel tip R 251 – ALCO, cu puteri între 1500 şi 4000 CP, destinate, în principal, tracţiunii feroviare şipropulsiei navale. În 1977 a început fabricaţia motoarelor Diesel navale semirapide şi lente. S-au asimilat în fabricaţie motoarele tip L52 / 55A de 6000 şi 8000 CP şi KSZ 90 / 160 A de 18000 şi27000 CP. Fabricaţia de motoare Diesel navale s-a modernizat începând din 1984, când s-au asimilat în fabricaţie motoare navale tip K 6 SZ 52 / 105 C de 6150 CP şi K 6 SZ 70 / 150 C de 11400 CP, precum şi motoare de acest tip cu 7,8 şi 10 cilindri. Începând din 1994 s-a trecut la fabricarea celor mai moderne

tipuri de motoare navale BURMEISTER & WEIN, 6S70MC de 3250 CP [4]. Majoritatea tipurilor de motoare Diesel asimilate în fabricaţie la U.C.M. Reşiţa au în construcţia unor lagăre de alunecare cuzineţi cu strat de glisare din aliaj staniu-plumb, numit în mod uzual Weissemetall (simbolizat prin WM), adică metal alb [1; 2]. Încă din 1967, pe baza licenţei de fabricaţie a firmei germane Lauchertal, la U.C.M. Reşiţa s-au fabricat patru tipuri de cuzineţi cu metal alb WM89, necesari motoarelor Diesel tip 12 LDA 28 de 2300 CP.

2. Particularităţi constructive

Odată cu modernizarea fabricaţiei de cuzineţitrimetalici, pe baza colaborării cu firma austricăMIBA, s-a modernizat şi s-a extins şi fabricaţia de cuzineţi bimetalici, începând din 1985, fiind posibilăfabricarea următoarelor tipuri:

UNIVERSITATEA TRANSILVANIA DIN BRAŞOV Catedra Design de Produs şi Robotică

Simpozionul naţional cu participare internaţionalăPRoiectarea ASIstată de Calculator

P R A S I C ' 02 Vol. II - Organe de maşini. Transmisii mecanice

7-8 Noiembrie ■ Braşov, România ISBN 973-635-075-4

98• cuzineţi şi bucşe din bimetal (oţel/aliaj/staniu-

plumb), cu diametru exterior până la 1000 mm, cu şi fără guler;

• inele şi semiinele axiale din bimetal (oţel/aliaj/staniu-plumb), cu diametru exterior până la 700 mm.

În fig. 1 este prezentată construcţia de bază aunui cuzinet cu strat de glisare din WM. Compoziţia metalului alb are ca elemente de bază: 89 % Sn, 0,35% Pb, 7,5 % Sb, 3 % Cu. Stratul de metal alb este turnat centrifugal pe suportul de oţel. În acest scop, se utilizează două maşini de turnat centrifugal, specializate. Maşina GMZ – 70/450 are următorul domeniu de lucru: diametrul exterior al cuzineţilor 70...450 mm, lăţimea 80...400 mm, grosimea peretelui 5...20 mm. Turaţia de turnare centrifugalăeste reglabilă continuu între 300...1200 rot / min. A doua maşină de turnat centrifugal, GMZ –350/1000, are următorul domeniu de lucru: diametrul exterior al cuzineţilor 350...1000 mm, lăţimea 200...1000 mm, grosimea peretelui 10...50 mm. Turaţia de turnare centrifugală este reglabilă continuu între 100...600 rot/min.

Fig. 1

3. Particularităţi tehnologice

Fabricaţia cuzineţilor cu strat de glisare din WM prezintă anumite diferenţe faţă de fabricaţia cuzineţilor cu strat de glisare din bronz cu plumb [3]. Tehnologia de fabricare a cuzineţilor cu WM cuprinde următoarele grupe de operaţii: strunjirea suportului de oţel sub formă de bucşă cilindrică sau bucşă cu guler, turnarea centrifugală a stratului de WM, numai radial sau radial şi frontal, prelucrarea bucşelor turnate, interior şi capete, cu adaos pentru finisare, secţionarea bucşelor turnate cu WM şiprelucrări ca semicuzineţi, prelucrări mecanice finale, prelucrări mecanice finale, control defectoscopic şi dimensional, depunerea electro-chimică a stratului de protecţie anticorozivă din staniu.

Suportul de oţel al cuzinetului se obţine prin strunjirea semifabricatului care poate fi sub formă deţeavă cu pereţi groşi sau de bucşă forjată. Trebuie săse obţină grosimea prescrisă a peretelui (± 0,075 mm) şi rugozitatea Ra = 10 µm. După turnarea centrifugală a stratului de WM, se efectuează detensionarea bucşei turnate. La bucşele de oţel turnate cu WM nu se aplicăoperaţia de calibrare, deoarece deformaţiile dupăturnarea centrifugală sunt foarte mici. Pe de altăparte, prin calibrare, în zona de aderenţă dintre oţel şi WM apar tensiuni care pot reduce foarte mult aderenţa. Dacă deformaţiile bucşei turnate cu WM depăşesc 0,4 % din diametrul exterior, se aplicăoperaţia de „rotunjire”. Bucşa turnată se aşează între două semimatriţe circulare, având diametrul interior cu puţin mai mare decât diametrul exterior al bucşei. Înălţimea semicuzineţilor este sub axa mijlocie. Diametrul de corectat al bucşei turnate se stabileşte prin adaosuri de reglaj în planul de separaţie al semimatriţelor. Prin rotirea interminentă a bucşei şiînchiderea repetată a matriţei se obţine reducerea abaterii de la circularitate sub 0,2 % din diametrul exterior. Strunjirea interioară a bucşelor turnate se efectuează pentru ca aliajul suplimentar depus prin turnare să poată fi recuperat şi pentru a crea o bazătehnologică la prelucrările ulterioare. Se urmăreşte obţinerea unui alezaj concentric cu suprafaţacilindrică exterioară a bucşei, abaterea admisă fiind de 0,2...0,5 mm, iar toleranţa la diametrul interior este de ± 0,1 mm. La retezarea capetelor bucşei turnate se îndepărtează un adaos de 5...8 mm, în funcţie de diametrul exterior al bucşei, toleranţa la lungimea bucşei fiind de ± 0,3 mm. La cuzineţii cu guler, pentru lagăre radiale-axiale, după strunjirea interioară se efectueazăstrunjirea frontală şi exterioară a gulerelor. Se impun toleranţe de +0,1 mm la diametrul exterior al gulerelor şi la lungimea bucşei, iar abaterea de la concentricitate să fie sub 0,3 mm. Prin secţionarea bucşelor se obţin semicuzineţii. Secţionarea se efectuează cu două freze-ferăstrăusimultan, în planul de separaţie. Toleranţa la înălţimea semicuzineţilor obţinuţi prin secţionare este de 0,5 mm, iar la lungimea perimetrului este de ±0,5 mm. La secţionarea bucşelor turnate cu WM, centrarea şi prinderea acestora pe maşină se efectuează cu elemente de centrare cilindrice, corespunzătoare alezajului, spre deosebire de conurile de centrare utilizate la secţionarea bucşelor cu bronz. La semicuzineţii cu WM nu se aplică operaţia de presare – formare, pentru a nu influenţa zona de

Strat de protecţie Sn

gros. 0,002 mm

Suport de oţel OLC 10

Strat glisare aliaj SnPb (WM)

gros. 1,5 ÷ 2,0 mm

99aderenţă a aliajului antifricţiune pe oţel. Dar, se aplică în schimb operaţia de presare în interior. Semicuzinetul se aşează într-o matriţă semicirculară având diametrul Dm mai mic decât diametrul calculat şi se apasă la interior ca un poanson semicircular, în trei poziţii ale semicuzinetului, decalate la 45o, notate cu I – II – III în fig.2.

Fig. 2

Între diametrul matriţei Dm, diametrul poansonului Dp şi grosimea peretelui semicuzinetului W trebuie să existe relaţia:

( ) ( )mmWDD mp 2...12) −−= . (1)

Este foarte important ca modificarea diametrului semicuzinetului să fie cât mai mică, pentru reducerea influenţei asupra zonei de aderenţă între oţel si WM. În acest scop, grosimea frezelor- ferăstrău cu care se secţionează bucşele trebuie să fie sub 3 mm. După operaţia de presare în interior, se efectuează corectarea deschiderii semicuzinetului, pentru a o aduce la dimensiunea prescrisă în desen. Pentru aceasta se poate aplica procedeul de corectare prin apăsarea capetelor semicuzinetului într-un dispozitiv prevăzut şi cu un verificator al deschiderii, sau procesul de corectare prin rulare, într-un dispozitiv cu trei valţuri, semicuzinetul fiind rulat între un valţ superior şi două valţuri inferioare, sub presiune uşoară. Acest ultim procedeu se aplicăla corectarea semicuzineţilor cu diametru interior mai mare de 125 mm. Prin operaţia de broşare a suprafeţelor de îmbinare se obţine un semicuzinet cu plan de separaţie mijlociu. O pereche de semicuzineţiformează, după broşare, un corp cu secţiunea transversală circulară. Pentru determinarea

perimetrului semicuzinetului se pot folosi douămetode de verificare. La semicuzineţii cu pereţigroşi (la care raportul dintre grosimea peretelui şidiametrul exterior este mai mare de 5 %) se verificăsemiînălţimea în stare liberă H = D/2, toleranţa fiind k8. La semicuzineţii cu pereţi subţiri, se măsoarăperimetrul în stare liberă, diametrul exterior, cu un verificator cu bandă flexibilă, etalonat în prealabil, toleranţa fiind k9. broşarea se efectuează pe maşini de broşat specializate, care lucrează cu două broşesimultan, prelucrând cele două suprafeţe de îmbinare ale semicuzinetului la rugozitatea Ra = 4 µm. Adaosul de broşare este de 1…1,5 mm pe suprafaţă.În cazul semicuzineţilor cu diametru exterior mai mare de 500 mm, prelucrarea suprafeţelor de îmbinare se efectuează pe o maşină de frezat, prevăzută cu dispozitiv de prindere adecvat. Freza cilindro – frontală trebuie să aibă sensul mişcării de rotaţie astfel ca dinţii frezei să intre în prelucrare dinspre WM spre oţel, pentru a preveni desprinderea stratului de glisare. Pentru prelucrarea finală a suprafeţelor exterioare ale semicuzineţilor este necesarăprelucrarea, în prealabil, a suprafeţei interioare, care va servi ca suprafaţă de centrare, ca şi teşirile exterioare şi interioare la capete. Aceste prelucrări se efectuează pe o maşină specializată, cu două unităţide lucru, cu scule combinate, ciclu de lucru la prelucrarea unei perechi de semicuzineţi fiind sub un minut. La semicuzineţii radiali – axiali cu guler, trebuie să se strunjească într-o singură prindere: conturul gulerului, lăţimea cuzinetului, diametrul exterior al gulerului şi teşirile exterioare. În acest scop, perechea de semicuzineţi este strânsă cu ajutorul unui inel de fixare şi prinsă pe un dorn cu expansiune, pe strung. Toleranţele la suprafeţele prelucrate sunt cele indicate în desenul semicuzineţilor. Suprafaţa exterioară a semicuzineţilor, de aşezare în corpul lagărului, se prelucrează final prin rectificare. Adaosul de rectificare este de 0,2…0,4 mm pe suprafaţă, în funcţie de diametru şi tipul cuzinetului. Prinderea unei perechi de semicuzineţipe maşina de rectificat se efectuează prin intermediul unui dispozitiv acţionat hidraulic. Semicuzineţii se centrează pe suprafaţa interioară şise fixează pe teşiturile exterioare cu două discuri conice. Diametrul de rectificat corespunde cu dimensiunea deschiderii semicuzineţilor. În funcţie de forma cuzineţilor, urmeazăprelucrări de frezare, găurire, filetare, prin care se execută: buzunare de ulei, orificii de ungere, găuri de fixare, canale de ulei pe guler, locaşe pentru şuruburi ş.a. Prelucrările finale ale semicuzineţilor constau în:

45o

Dp

Dm

W

I

45o

II

III

100finisarea suprafeţelor de îmbinare, a suprafeţei de glisare şi a grosimii peretelui, marcarea, debavurarea înainte de galvanizare. Broşarea finală a suprafeţelor de îmbinare se efectuează pe maşinile de broşat specializate, care lucrează cu două broşe simultan. Semicuzinetul se aşează într-un dispozitiv tip matriţă, având diametrul egal cu diametrul constructiv al suportului lagărului. Adaosul de broşare este de 0,3…1,0 mm.

Fig. 3

Măsurarea perimetrului semicuzinetului broşat se efectuează pe maşini de măsurat specializate, etalonate în prealabil. Măsurarea constă într-o comparare a perimetrului cu etalonul. Totodată se verifică şi înclinaţia suprafeţelor de îmbinare. Aceste maşini măsoară prin metoda B, conform DIN/ ISO6524, cu forţe de apăsare la ambele suprafeţe deîmbinare ale semicuzinetului. Pentru etalonarea maşinilor de măsurat se utilizează cale de etalonare speciale, pentru fiecare semicuzinet. La rândul lor, calele de etalonare se măsoară pe principiul reprezentat în fig.3. Circumferinţa etalonului este măsurată cu o bandă metalică, prin diferenţa faţă de două calibre de dimensiuni diferite.

Există mai multe calibre cu diametru din 10 în 10 mm, executate la precizie înaltă. Circumferinţaacestora se calculează din diametrul exterior şi din înălţime, care se pot măsura cu precizie. După ce maşina se reglează la zero cu calibrul I, se efectuează 10 măsurări ale etalonului, abaterile diferenţei trebuind să fie sub 2…3 µm. Dupăreglarea la zero cu calibru II, se efectuează alte 10 măsurători ale etalonului. Din valorile medii astfel obţinute se calculează lungimea circumferinţei etalonului, care se marchează pe suprafaţa laterală aacestuia.

Operaţia de alezare finală are ca scop obţinerea grosimii peretelui prevăzută în desenul semicuzinetului. Se efectuează pe maşini de alezat specializate, semicuzinetul fiind aşezat într-un dispozitiv – cală, având diametrul egal cu cel al alezajului din suportul lagărului în care se va monta semicuzinetul. Se obţine rugozitatea Ra = 0,8 µm şi abateri la grosimea peretelui sub 5 µm. În final, semicuzineţii sunt trecuţi în sectorul de galvanizare, pentru depunerea stratului de protecţie anticorozivă, din staniu.

Bibliografie 1. Ehrentraut, O. Qualitätssicherung in der

Gleitlagerproduction. MIBA-Symposium, Salzburg, 1990.

2. Grath, K. Zukünftipe Schwerpunck des Dieselmotoren-Entwiklung. MIBA-Symposium, Salzburg, 1990.

3. Lungu, I. Perfecţionări în fabricaţia cuzineţilor pentru motoare Diesel de mare putere. Lucrări ştiinţifice prezentate la a 7-a Conferinţă Internaţională de Tribologie, Bucureşti, 1996, p.16-21.

4. Lungu, I. 40 de ani de fabricaţie Diesel la Reşiţa, retrospectivă tehnologică. Analele Universităţii „Eftimie Murgu” Reşiţa. Anul VI, Nr.1, 1999, p.117-124.

000,000

Afişaj

Calibru II

Traductor inductiv

Calibru I Etalon

F